题目内容
在验证机械能守恒定律的实验中,质量为m=1.00kg的重锤拖着纸带下落,在此过程中,打点计时器在纸带上打出一系列的点.在纸带上选取五个连续的点A、B、C、D和E,如图所示.其中O为重锤开始下落时记录的点,各点到O点的距离分别是31.4mm、49.0mm、70.5mm、95.9mm、124.8mm.当地重力加速度g=9.8m/s2. 本实验所用电源的频率f=50Hz.
(1)打点计时器打下点B时,重锤下落的速度vB=________m/s,打点计时器打下点D时,重锤下落的速度vD= m/s.(结果保留两位小数)
(2)从打下点B到打下点D的过程中,重锤重力势能减小量ΔEp= J,重锤动能增加量ΔEk= J. (结果保留两位小数)
(3)在误差允许范围内,通过比较 就可以验证重锤下落过程中机械能守恒了.
(4)设重锤在下落过程中受到恒定不变的阻力F,则可根据本实验数据求得阻力F的表达式为
(用题中所给字母m,g,s1,s4,f表示).
(1)0.98m/s; 1.4m/s (2)0.47J;0.50J (3)重锤重力势能减小量与重锤动能增加量的关系 (4)
解析试题分析:
(1)
(2)△Ep=mgh=mg(s2+s3)=1.00×10×(95.9-49.0)×10-3=0.46J
(3)在误差允许范围内,通过比较重力势能减少和动能增加的大小就可以验证重锤下落过程中机械能守恒了.
(4)根据△x=aT2得:s4-s1=3aT2,可得:
根据牛顿第二定律得:mg-F=ma,则得
考点:验证机械能守恒定律的实验
某探究学习小组的同学欲探究“做功与物体动能变化的关系”,他们在实验室组装了一套如图所示的装置。
(1)该学习小组的同学想用沙和沙桶的重力作为滑块受到的合力,探究滑块所受合力做功与滑块动能变化的关系。为了实现这个想法,该小组成员提出了以下实验措施,你认为有效的有 (填选项字母)。
A.保持沙和沙桶的质量远大于滑块质量 |
B.保持沙和沙桶的质量远小于滑块质量 |
C.保持长木板水平 |
D.把木板的左端垫起适当的高度以平衡摩擦力 |
(2)图是滑块(质量为m)在恒力F作用下做匀加速直线运动打点计时器打出的纸带。测量数据已用字母表示在图中,打点计时器的打点周期为T。利用这些数据能验证动能定理,滑块从A到B的过程中,恒力做的功为WAB= ;滑块动能的变化量为EkB-EkA= ;请你说出对这种做法的评价。优点是: ;缺点是: 。